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行业 | 固态电池产业化大幕拉开,国内外固态电池研发进展

   日期:2024-03-05 12:21:36     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:14    评论:0    

随着全球汽车产业向新能源方向转型,新能源汽车已成为推动产业高质量发展的核心力量。在我国,这一转型不仅是技术进步的体现,更是实现双碳目标的战略选择。而在新能源汽车中,电池技术占据了至关重要的地位,其性能直接决定了车辆的整体性能和市场竞争力。

欧阳明高院士曾预测,2023年将是中外品牌新能源汽车竞争进入白热化的关键一年。在这场竞争中,国产品牌在核心技术上展现出了强大的实力。特别是在电池领域,我国研发队伍规模全球领先,年轻人才辈出。然而,尽管我们拥有这样的优势,全固态电池技术的产业化并实现对市场格局的重大影响,可能还需要大约十年的时间。

在此期间,市场和技术都在呼唤一种介于传统锂离子电池和全固态电池之间的过渡产品。这种产品不仅需要具备更高的能量密度和安全性,还要拥有更长的使用寿命和更好的稳定性。在这样的背景下,半固态电池应运而生,成为了连接现有技术和未来固态电池技术的桥梁。

国内研发进展

赣锋锂电(半固态电池):搭载其三元固液混合锂离子电池的纯电动SUV规划2023年上市。赣锋锂电在江西新余生产基地已具备2GWh固态电池产能、7GWh的磷酸铁锂电池产能。重庆赣锋20GWh新型锂电池科技产业园项目正在建设中,规划建成国内最大的固态电池生产基地。

赣锋锂业第一代固态电池基于固液混合电解质,其中包含氧化物电解质,并使用石墨作为负极,实现了240 Wh/kg-280 Wh/kg的能量密度。公司正在进行第二代全固态电池的开发,能量密度将超过360 Wh/kg基于高镍三元正极和硅碳负极的混合固液态锂离子动力电池已经达到量产阶段,其单体电芯容量为42 Ah,能量型电芯放电能量密度可达260 Wh/kg,功率型电芯(可2C充放)达240 Wh/kg,并通过了部分针刺、挤压、过充、短路、加热等安全测试。

清陶:半固态电池基于氧化物固液混合电解质,在2021年9月,其QT-360高能量密度产品在国家机动车产品质量监督检验中心(上海)完成国家强检认证测试。该产品电池单体实测放电容量(1/3C)超过116 Ah,能量密度为368 Wh/kg。2022年2月,清陶新能源固态锂电池10 GWh产业化项目在苏州昆山正式开工。

蜂巢新能源:目前开发的基于硫化物固态电解质和NCM/Li-In电极原型电池能够实现4 mAh/cm 2 正极面容量,32℃下1 C放电比容量204.5 mAh/g,1000圈循环容量保持率为89.5%。目前开发的基于三元高镍正极和合金负极的安时级全固态电池可实现350 Wh/kg的能量密度,电池可承受200℃的热冲击和针刺实验。

恩力动力:硫化物电解质全固态原型电池可实现-40-100℃稳定工作温度区间、5C以上充放电、室温1C下循环1000圈容量衰减20%。其硫化物全固态软包电池,基于NCM811正极和锂负极,多层百毫安时级别软包,100圈实现容量保持80%以上。

卫蓝新能源:开发了更高比能量的360Wh/kg的动力电池,该电池也能通过针刺、过充、挤压等安全性测试,满足电动汽车的要求。卫蓝将和蔚来汽车合作,在ET7车型上开始量产应用,单次充电1000公里、电池包达到150度电、单体360Wh/kg的基于原位固态化的混合固液电解质电池。2022年11月,卫蓝新能源在浙江湖州举行了车规级固态动力电芯下线仪式,电池包能量密度为360Wh/kg,充电10分钟可补充400km续航。

辉能科技公司:预备量产的半固态电池基于氧化物固液混合电解质,其采用SiOx/石墨阳极的半固态电池可实现能量密度为440~485 Wh/L,循环寿命超过1000次,并可用5C快速充电,预计于2022年底量产。此外该公司已制造出固态锂金属原型电池,能量密度可达383Wh/kg和1025 Wh/L,可在室温下循环500次。公司将于2023年试产全固态电池,2024年量产。

国轩高科:高安全半固态电池单体能量密度达360Wh/kg,配套车型的电池包电量达160kWh,续航里程超过1000km,预计2023年批量交付。

孚能科技:半固态电池中试样品能量密度达到330Wh/kg,并且已布局400Wh/kg产品。

国外研发进展

资料显示:日本企业在固态电池的研发起步较早,在固态电池开发领域处于技术领先地位。由于硫化物固态电解质电导率高、性能表现优异且最适配全固态电池,丰田、日产、本田、松下、LG 新能源、三星 SDI、SK on 等日韩企业长期以来选择最有前景的硫化物固态电池(全固态电池)为主攻技术路线。丰田、本田、日产,既研发固态电池,又生产整车,在电池与整车性能匹配结合方面可能会更有优势。丰田起步最早,且研发进展最快,拥有全球最多的固态电池专利(1300 多项),但距离商业化还需一段时间,预计 2025 年量产第一代全固态电池(300Wh/kg,600Wh/L),2030 年量产第二代全固态电池(400Wh/kg,800Wh/L)。

欧洲在聚合物技术路线上最早开始商业化应用。但由于聚合物电导率太低,欧洲量产的固态电池,在相同电池容量下,实际续航还不及液态锂电池,因此,到现在也未形成趋势。目前美国固态电池领域以 Quantum Scape、Solid Power 等初创企业为主,在硫化物、氧化物和聚合物都有布局,大众、宝马、奔驰等欧洲车企通过投资这些美国初创企业,推动其在固态电池领域发展。比如,大众投资 Quantum Scape,成为该公司最大股东,Quantum Scape 计划 2025 年底开始量产固态电池;宝马和 Solid Power 紧密合作,2023 年 Solid Power 向宝马交付第一批 A 样,固态电池正式进入装车验证阶段,预计2026 年量产。(来源:DT新型储能与电池)

半固态电池的出现,不仅是对市场需求的回应,更是技术进步的体现。它结合了液态电池和固态电池的优点,为新能源汽车的发展提供了新的动力。随着技术的不断进步和市场的逐步扩大,我们有理由相信,半固态电池将在未来的新能源汽车市场中扮演重要角色,为产业变革注入新的活力。

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